Хлорид натрия реакция

Хлорид натрия реакция

Как семейные узы успокоили две буйные натуры

Несмотря на первую часть названия, повествование наше будет не о скучных химических веществах и их взаимодействиях. Наш рассказ — о страстной любви. У истории будет счастливый финал — образование крепкой семьи.

В рамках этого повествования мы побываем на свадьбе, будем наблюдать встречу и развитие отношений между натрием и хлором — двумя влюбленными с очень непростыми характерами. Еще мы увидим пиротехническое действо, побываем на берегу Мертвого моря, выучим стихотворение всего из двух слов, откроем тайну раствора, спасающего жизнь людей, и многое другое.

В химии всё, как в жизни людей: встречи, расставания, воссоединения. Представьте себе: вокруг цветы, музыка. Мы присутствуем на брачной церемонии: соединить свои судьбы решили натрий и хлор. Говоря химическим языком, два вещества вступают в реакцию соединения.

Для начала давайте познакомимся поближе с брачующимися.

Натрий: физические и химические свойства

Итак, познакомимся поближе с женихом — натрием. Обычно родственники невесты интересуются, откуда жених родом. А он имеет вполне определенное место проживание в периодической таблице Менделеева: I группа, порядковый номер 11, группа щелочных металлов.

Натрий — простое вещество. Это серебристо-белый металл. Он легкий, мягкий, на воздухе быстро окисляется, с водой реагирует бурно, со взрывом. Как видим, характер у жениха непростой, взрывной.

Кроме того, натрий взаимодействует:

  • с кислородом;
  • со многими неметаллами (за исключением азота, йода, благородных газов);
  • с кислотами (разбавленными и концентрированными);
  • с жидким и газообразным аммиаком;
  • со ртутью;
  • с некоторыми органическими соединениями.

Хлор: физические и физические и химические свойства

А кто же у нас невеста?

Хлор — элемент 3-го периода, VII А-группы, порядковый номер 17. Это простое вещество, неметалл, входит в группу галогенов. Желто-зеленый ядовитый газ с резким удушливым запахом, термически устойчив, не горит на воздухе, смесь с водородом взрывается на свету.

Кроме водорода, хлор взаимодействует:

  • с неметаллами;
  • почти со всеми металлами;
  • вытесняет бром и йод из их соединений с водородом и металлами;
  • при растворении в воде или щелочах образует хлорноватистую, хлорноватую или соляную кислоту либо их соли;
  • с гидроксидом кальция, образуя хлорную известь;
  • с органическими веществами.

Как видим, у жениха и невесты те еще характеры. Как натрий, так и хлор, вступают в реакцию с различными веществами и соединениями.

Натрий хоть и металл, но мягкий и податливый: его можно резать ножом, как масло. Хлор тоже совсем непрост: ядовитый удушливый газ, он был первым отравляющим веществом, примененным на войне.

Исходя из таких данных, кажется, что альянс этих двоих будет просто чудовищным. Однако давайте не будем спешить с выводами. Рассмотрим, какова же реакция натрия и хлора, как они взаимодействуют.

2Na + Cl₂ = 2Na­Cl + Q

Как видим, в результате реакции таких, казалось бы, «неспокойных» веществ (мало того, что они взрывные, хлор к тому же еще и ядовитый), получается вполне мирное, безопасное и даже пригодное в пищу соединение — хлорид натрия (всем известная поваренная соль). Нажмите здесь, чтобы увидеть, какие эксперименты с поваренной солью вы можете провести дома.

Визуально реакция натрия и хлора между собой напоминает пиротехническое действо. В колбу, наполненную хлором, опускают небольшие кусочки натрия. Появляются вспышки, огонь, а затем густой белый дым! Очень зрелищно! А ведь этот белый дым и есть мельчайшие кристаллики поваренной соли. Вот какие страсти горят между нашими влюбленными! Куда там мексиканским сериалам!

А теперь охарактеризуем реакцию взаимодействия натрия и хлора с разных позиций.

  1. С одной стороны, это реакция соединения. Одно простое вещество присоединилось к другому простому веществу — получилось соединение.
  2. С энергетической точки зрения, реакция экзотермическая, поскольку проходит с выделением энергии — световой и тепловой (в количестве 819 кДж).
  3. По агрегатному состоянию, это гетерогенная реакция, то есть твердое вещество вступило в реакцию с газом и в результате получилось твердое вещество.
  4. Реакция необратимая, так как идет до конца с образованием стабильного продукта.
  5. Кроме того, эта реакция окислительно-восстановительная.

Рассмотрим подробнее последний пункт, поскольку он объясняет побудительные мотивы соединения (почему именно реагирует натрий с хлором.

Читайте также:  Кедрион иммуноглобулин цена

Дадим определение, что такое окислительно-восстановительная реакция. Реакции, сопровождающиеся передачей электронов от одного атома к другому, называются окислительно-восстановительными. Окислителем называется тот атом, который в ходе реакции принял электроны. А восстановителем — тот, который их отдал. Чтобы запомнить, кто окислитель, а кто — восстановитель, и не путаться в терминологии, есть очень простое стихотворение. Оно состоит всего из двух слов, но выучив его, вы никогда не будете путать, кто отдает, а кто принимает электроны:

Когда взаимодействуют натрий и хлор, реакция сопровождается передачей электронов. Выясним, кто в нашем случае «похититель». Электроны в химическом мире — как деньги у людей. У одних их много, у других мало, кто-то их ворует, кто-то теряет. Кто же «позарился на чужое» в нашем случае — жених или невеста?

Электронное строение атомов натрия и хлора

Порядковый номер элемента в периодической таблице Менделеева определяет заряд ядра, а следовательно, и количество электронов.

Рассмотрим электронное строение натрия и хлора, или образно говоря, имущество жениха и невесты.

Из электронной формулы натрия видно, что на внешнем электронном подуровне у него 1 электрон, который он легко может отдать. С другой стороны, хлору, чтобы достроить р-подуровень, не хватает одного электрона, который он и забирает у натрия. А если следовать нашей сюжетной линии, невеста присваивает часть имущества жениха, который охотно им делится, лишь бы она была рядом.

Надо отметить, что хлор — один из наиболее сильных окислителей. Натрий с хлором легко вступают в реакцию, так как один легко отдает электроны, а другой легко их принимает. Семья при этом получилась крепкая, в виде прекрасного соединения — хлорида натрия. Без поваренной соли ведь никуда: в кулинарии ее применяют сплошь и рядом как вкусовую добавку; в медицине — для лечебных растворов, снимающих отеки; в коммунальной службе — против гололеда; в водоподготовке — для смягчения воды; используется хлорид натрия и в химической промышленности. Кстати, всем известный физраствор, который спас жизнь многим людям, представляет собой 0,9%-ный водный раствор хлорида натрия.

Добывают поваренную соль путем выпаривания соляных растворов. Мировой лидер по производству поваренной соли — Китай. В природе она встречается в виде залежей галита и сильвинита, рапы соляных озер, минеральных примесей морей. Чаще всего это кристаллы белого цвета, но в природе встречаются месторождения соли, окрашенной в голубой, желтый, серый цвет и даже с красным оттенком.

Давайте мысленно перенесемся на Мертвое море.

Не тонуть в нем позволяет высокая концентрация растворенных в нем солей (35 г на 1 литр воды), в том числе и хлорида натрия.

Итак, подытожим: воссоединились такие бурные, непредсказуемые и местами ядовитые натрий и хлор; реакция же дала в результате безобидное и даже полезное соединение — поваренную соль. Как мы говорили вначале, семейные узы обуздали две бурные натуры и сделали их счастливыми и безопасными для окружающих. Такой вот счастливый финал у нашей истории.

АННОТАЦИЯ

Настоящая работа посвящена изучению взаимодействия компонентов в водной среде изотермическим методом. Постановка задачи обусловлена необходимостью физико-химического обоснования процесса конверсии хлорида кальция хлоратом натрия в целях получения хлорат кальциевого дефолианта. Исследовано взаимное поведение компонентов внутреннего сечения четверной системы Ca +2 , 2Na — //2ClO3 — , 2Cl — – H2O, хлорат натрия – хлорид кальция – вода изотермическим методом при 20, 50°С. На основе полученных данных построены изотермические диаграммы растворимости компонентов этих систем. На диаграммах растворимости изученных систем разграничены поля кристаллизации двухводного и шестиводного хлорида кальция, хлорида натрия и хлората натрия. Определены составы жидкой и твердой фаз, а также твердого остатка. Наблюдалось взаимное высаливающее действие хлорида и хлората натрия на хлорид кальция. Выявлено, что система простая эвтоническая. На изотермах растворимости поле хлорида натрия занимает большее место, что свидетельствует о его малой растворимости относительно других компонентов системы в изученных температурах. Из вышеизложенного вытекает, что тем больше поле кристаллизации хлорида натрия, тем выше показатель выхода хлората кальция в данной системе.

Читайте также:  Сколько раз делается прививка корь краснуха паротит

ABSTRACT

This article is dedicated to study the interaction of components in aquatic condition by isothermal method. Statement of the problem is conditioned by need of physicochemical motivation of the conversion process of calcium chloride with sodium chlorate in order to obtain calcium chlorate defoliant. The mutual behavior of internal section component of the quadruple system Ca +2 , 2Na//2ClO3 — , 2Cl — — H2O, sodium chlorate – calcium chloride – water has been studied by isothermal method at 20, 50 °С. On the basis received data the isothermal diagram of solubility of the system has been built. On the solubility diagrams of studied systems have delimited fields of crystallization two and six water calcium chloride, sodium chloride and sodium chlorate. The liquid and solid phases of compositions, as well as solid remainder have been defined. The mutual salt action of sodium chloride and chlorate for calcium chlorate has been observed. It is revealed that the system is a simple eutonic one. On the isothermal diagrams of solubility the field of sodium chloride occupies larger place that is indicative of small solubility its comparatively other component of the system at studied temperature. From above mentioned results that the more field of the chloride sodium crystallizations, the high factor of the calcium chlorate output in given system.

Наиболее перспективным решением экологических проблем химической промышленности и утилизации отходов является их дальнейшее использование в качестве сырья. Альтернативным путем получения концентрированного хлорат кальциевого дефолианта, применяемого для дефолиации хлопчатника, является использование растворов хлорида кальция, который образуется в качестве отходов в достаточном количестве на промышленных предприятиях нашей республики.

Для физико-химического обоснования процесса получения хлорат кальциевого дефолианта на основе местного отхода производства щелочи – хлорида кальция, нами исследованы отдельные, отсутствующие в литературе сечения, входящие в состав четверной взаимной системы Ca +2 , 2Na//2ClO3 — , 2Cl — – H2O, физико-химические свойства которой послужат основой разработки технологического процесса.

Объектами исследования являются хлорат натрия и хлорид кальция. Для проведения экспериментов использовали перекристаллизованные из водного раствора хлорат натрия и двухводный хлорид кальция марки «х.ч.». Изучение растворимости солей изотермическим методом [1] проводили путем перемешивания при постоянной температуре растворов исследуемых соединений, сохранением в смеси достаточного количества твердых фаз. Исследование проводили в параболической колбе с мешалкой, помещенной в термостат. Температура в нем поддерживалась терморегулятором и контактным термо-метром с точностью ±0,1°С. После установления равновесия отбирали пробы из жидкой и твердой фаз для анализа и определяли место фигуративной точки системы. Состав жидких и твердых фаз устанавливали методами химического анализа. Аналитические данные использовали для определения состава твердых фаз по Скрейнемакерсу. Содержание кальция определяли объемно-комплексоно-метрическим методом [4], натрий атомно-абсорбционным методом [3] , хлорат ион-объемным перманганатометрическим методом [5], хлор – по методу Мора [2].

Для физико-химического обоснования и рекомендации технологии получения дефолиантов на основе хлората натрия и хлорида кальция, а также установления полей кристаллизации исходных компонентов и образующихся соединений необходимы знания растворимости и взаимодействия компонентов при различных условиях. Исследование поставленных задач позволяет выяснить характер химического взаимодействия компонентов, физико-химических свойств растворов и установить оптимальные технологические параметры процесса получения эффективных дефолиантов на основе вышеуказанных компонентов. С целью дальнейшей разработки технологической схемы нами изучена взаимная растворимость солей в тройной системе изотермическим методом при 20, 50°С. Равновесие в системе устанавливалось через 1,5–2,0 и 2–2,5 суток соответственно. На основе химического анализа составов жидких и твердых фаз (табл. 1. и 2) построена изотермическая диаграмма растворимости системы CaCl2-NaClO3-H2O при 20 и 50°С.

Диаграмма растворимости системы при 20°С характеризуется наличием трех ветвей кристаллизации твердых фаз: CaCl2∙6H2O, NaCl и NaClO3 (рис. 1). Ветвь кристаллизации хлорида натрия значительно больше ветвей хлористого кальция и хлората натрия. Аналогичный характер имеет диаграмма растворимости тройной системы CaCl2-NaClO3-H2O при 50°С, (рис. 2), в которой установлены три ветви кристаллизации, отвечающие за выпадение в твердую фазу CaCl2∙2H2O, NaCl и NaClO3. Из изотермических диаграмм растворимости следует, что хлорид кальция при 20 и 50°С в присутствии хлората натрия повышает свою растворимость, соответственно, до 51,0 и 66,0%, тогда как его первоначальная растворимость в воде в указанных температурах составила 44,0 и 60,0% соответственно. Это, очевидно, связано с образованием хлорида натрия в системе.

Читайте также:  Правильное использование теста на беременность

Методом изотермического испарения растворов соответствующей линии кристаллизации хлорид натрия был выделен в кристаллическом состоянии и идентифицирован методами физико-химического и химического анализа, который показал содержание 39,32% натрия и 60,68% хлора, соответствующее составу хлорида натрия.

Поскольку рассматриваемая система является диагональным сечением взаимной водной системы Ca +2 , 2Na//2ClO3 — , 2Cl — – H2O, то имеет место следующая обменная реакция с образованием хлората кальция и хлорида натрия:

Согласно диаграммам растворимости при 20 и 50°С хлорид натрия образуется при введении в систему, насыщенную хлоратом натрия 16,6 и 4,6 % хлористого кальция.

Таблица 1.

Данные по растворимости системы CaCl2NaClO3H2O при 20°С

Номер точки состава

Состав жидкой фазы, масс.%

Состав твердого остатка, масс.%

Характеристики и физические свойства хлорида натрия

Плавится и кипит без разложения. Умеренно растворяется в воде (не гидролизуется), растворимость не зависит от температуры, но сильно снижается в присутствии HCl, NaOH, хлоридов металла.

Рис. 1. Хлорид натрия. Внешний вид.

Основные характеристики хлорида натрия приведены в таблице ниже:

Молярная масса, г/моль

Плотность, г/см 3

Температура плавления, o С

Температура кипения, o С

Растворимость в воде (25 o С), г/100 мл

Получение хлорида натрия

Хлорид натрия в виде минерала галита образует залежи каменной соли среди пластов горных и осадочных пород, поэтому необходимости его получения в промышленных или лабораторных масштабах нет. Однако, иногда он образуется в качестве побочного продукта, например, в таких реакциях, как:

— взаимодействие натрия с хлором

— реакция нейтрализации между соляной кислотой и гидроксидом натрия

HCl + NaOH = NaCl + H2O.

Химические свойства хлорида натрия

В водном растворе хлорид натрия диссоциирует на ионы:

Хлорид натрия способен вступать в реакции обмена с кислотами (1) и другими солями (2, 3):

В окислительно-восстановительных реакциях хлорид натрия проявляет свойства слабого восстановителя:

При пропускании через насыщенный раствор хлорида натрия смесь газов, состоящую из аммиака и диоксида углерода можно получить гидрокарбонат натрия (выпадает в осадок):

Расплав и раствор хлорида натрия подвергаются электролизу:

Применение хлорида натрия

Хлорид натрия (поваренная соль) служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, едкого натра и карбоната натрия (соды), применяется в красильном деле, в мыловарении и во многих других производствах. Он служит также приправой к пище и применяется в качестве средства, предохраняющего пищевые продукты от порчи.

Примеры решения задач

Задание Какой объем хлора надо взять для реакции с 10 г натрия?
Решение Запишем уравнение реакции взаимодействия хлора с натрием:

Рассчитаем количество вещества натрия, вступившего в реакцию:

n (Na)= 10 / 23 = 0,43 моль.

Согласно уравнению, n (Na) :n(Cl2) = 2 : 1, значит,

n (Cl2) = ½ n (Na) = ½ ×0,43 = 0,215моль.

Тогда, объем хлора, вступившего в реакцию взаимодействия с натрием равен:

V (Cl2) = 0,215 × 22,4 = 4,816л.

Задание К 200-м граммам 5%-го раствора хлорида натрия добавили 15 г этой же соли и столько же граммов воды. Чему стала равна массовая доля хлорида натрия в получившемся растворе?
Решение Решение задачи следует начать с записи формулы для вычисления массовой доли растворенного вещества:

Найдем массу растворенного вещества хлорида натрия в изначальном растворе:

msolute (NaCl) = ω (NaCl) / 100% ×msolution;

msolute (NaCl) = 5 / 100% × 200 = 10 г.

Рассчитаем массу нового раствора:

msolution(new) = 200 + 15 + 15 = 230 г.

Найдем общую массу растворенного хлорида натрия и его массовую долю в новом растворе:

m(NaCl)sum = 10 + 15 = 25г.

ω (NaCl)new= 25 / 230 × 100% = 11%.

Ссылка на основную публикацию
Хирургические ножницы виды и названия
Хирургические ножницы — медицинский инструмент, используемый для рассечения мягких тканей, хрящей и рёбер, а также полых органов [1] :[стр. 53]...
Хеликс туристская 28 время работы
Лабораторная служба "Хеликс" анонсировала запуск нового удобного сервиса на эксресс-тестирование на COVID-19, благодаря которому можно получить результат в течение суток...
Хельба способ приготовления
Российскому потребителю чай хельба известен не так давно. Напиток пришел к нам из Египта, поэтому его нередко называют египетским желтым...
Хирургическое лечение пневмоторакса
Хирургическая тактика при спонтанном пневмотораксе заключается в следующем. После физикального и полипозиционного рентгенологического исследования, позволяющего оценить степень коллапса легкого, наличия...
Adblock detector